電氣化鐵道接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)與故障分析

李健 李超

【摘?要】我國(guó)電氣化技術(shù)的進(jìn)步，使該技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，電氣化設(shè)備也變得愈發(fā)精密。在鐵路工程中，鐵道接觸網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)列車得以高速運(yùn)行的關(guān)鍵，因此必須要保證鐵道接觸網(wǎng)性能及結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，通過(guò)高匹配的弓網(wǎng)性能發(fā)揮，以此實(shí)現(xiàn)兩者性能的最大化呈現(xiàn)。為此，本文對(duì)高速鐵路領(lǐng)域中鐵道接觸網(wǎng)的主要構(gòu)成進(jìn)行了闡述，以此深入分析電氣化鐵道接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)，并針對(duì)電氣化鐵道接觸網(wǎng)中的常見(jiàn)故障，提出相應(yīng)的預(yù)防措施。以期能夠?yàn)殍F路安全提供參考與幫助。

【關(guān)鍵詞】電氣化;鐵道接觸網(wǎng);檢測(cè)技術(shù);故障

引言

高速鐵路接觸網(wǎng)是在空架鐵路線上設(shè)置的一種特殊形式的向電力機(jī)車供電的輸電線路，接觸網(wǎng)輸送的電流通過(guò)機(jī)車上端運(yùn)送給高鐵列車，從而使之運(yùn)行。如果接觸網(wǎng)一旦停電，或接觸網(wǎng)與列車電弓的接觸作用失效，便會(huì)嚴(yán)重影響列車的供電系統(tǒng)。因而針對(duì)高速鐵路接觸網(wǎng)的安全性和效率的相關(guān)檢測(cè)就有了若干技術(shù)來(lái)監(jiān)控高速鐵路中的接觸網(wǎng)性能，從而保證高速鐵路的正常運(yùn)營(yíng)，而更加重要的是要通過(guò)這些關(guān)鍵技術(shù)來(lái)避免或者預(yù)防接觸網(wǎng)發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)事故。

1電氣化鐵道接觸網(wǎng)的常見(jiàn)故障分析及預(yù)防

1.1電氣化鐵道接觸網(wǎng)的常見(jiàn)故障分析

對(duì)于電氣化鐵道接觸網(wǎng)來(lái)說(shuō)，其故障原因可能有很多，但無(wú)論是哪種故障，其大致都屬于以下幾種情況：首先，故障可能是因接觸網(wǎng)的施工質(zhì)量不合格所引起的，如在對(duì)電氣化鐵道接觸網(wǎng)進(jìn)行施工時(shí)，并沒(méi)有按照施工要求來(lái)對(duì)各個(gè)部位的螺栓進(jìn)行緊固，進(jìn)而造成螺栓松動(dòng)、脫落等現(xiàn)象，并導(dǎo)致接觸網(wǎng)中的某項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)變化異常。如果接觸網(wǎng)中的某項(xiàng)參數(shù)發(fā)生失控，便可能會(huì)引發(fā)打弓、鉆弓等故障。其次，故障可能是由于接觸網(wǎng)中的某個(gè)零部件發(fā)生脫落或變形。再次，故障原因可能是因接觸網(wǎng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了不合理的結(jié)構(gòu)所引起的，在對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工時(shí)，因其結(jié)構(gòu)的不合理性都會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生。最后，接觸網(wǎng)作為一種露天的電氣化裝置，其在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因氣候的變化而受到不同程度的影響，當(dāng)這種影響變得愈發(fā)明顯時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)中的某項(xiàng)參數(shù)發(fā)生變化，甚至造成支柱發(fā)生傾斜，正是這些原因進(jìn)一步引發(fā)故障。

1.2電氣化鐵道接觸網(wǎng)的故障預(yù)防措施

要想預(yù)防電氣化鐵道接觸網(wǎng)的常見(jiàn)故障，就必須要采取以下預(yù)防措施：首先，需要加強(qiáng)6C系統(tǒng)的應(yīng)用，使其能夠?qū)﹄姎饣F道接觸網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)溫度曲線來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的安裝與調(diào)整，防止溫度變化給設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)造成不利影響。其次，針對(duì)接觸網(wǎng)的零部件脫落、變形等故障，需要加強(qiáng)電氣化鐵道接觸網(wǎng)各個(gè)零部件的合理改造。最后，面對(duì)自然環(huán)境中氣候的變化，需要采用設(shè)置防護(hù)樁、護(hù)坡等方式來(lái)強(qiáng)化電氣化設(shè)備的抗災(zāi)能力，提高其對(duì)惡劣環(huán)境的適用性。同時(shí)還要做好電氣連接工作，并對(duì)接觸網(wǎng)的絕緣性進(jìn)行強(qiáng)化檢查，尤其是在污染嚴(yán)重區(qū)段，需要進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，采用抗污性更強(qiáng)的絕緣材料，以此提高電氣化鐵道絕緣網(wǎng)的絕緣性能，防范故障的發(fā)生。

2電氣化鐵道接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)

2.1弓網(wǎng)參數(shù)方法的分析

在弓網(wǎng)系統(tǒng)中，因?yàn)楣W(wǎng)系統(tǒng)就是接觸網(wǎng)中的一類服役設(shè)備，在實(shí)際的使用中，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)參數(shù)，這些參數(shù)是接觸網(wǎng)檢測(cè)的重要參考。借助對(duì)弓網(wǎng)參數(shù)的參考，可以對(duì)接觸網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的壓力值以及方差展開計(jì)算，對(duì)弓網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的性能展開測(cè)定。在進(jìn)行參數(shù)測(cè)量的時(shí)候，需要在弓網(wǎng)中設(shè)置四個(gè)感應(yīng)器，位置就在壓力接受板的兩端。這些感應(yīng)器的主要作用，就是實(shí)現(xiàn)壓力傳遞，然后在末端的位置，可以對(duì)壓力大小進(jìn)行顯示，電弓運(yùn)行的實(shí)際過(guò)程中，可以借助牛頓定理，計(jì)算出電弓重量以及接觸網(wǎng)壓力。弓網(wǎng)參數(shù)是一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，時(shí)刻在變化中，也受到諸多因素的影響，因此還是需要選擇一些質(zhì)地非常優(yōu)良的傳感器。當(dāng)下諸多的傳感器，采用的是接觸式模式。

2.2靜態(tài)檢測(cè)

靜態(tài)檢測(cè)是指通過(guò)測(cè)量接觸懸掛各個(gè)部位的靜態(tài)尺寸，判斷接觸網(wǎng)實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間的差距。通常在線路停運(yùn)時(shí)，由檢修人員攜帶特定檢測(cè)裝置對(duì)接觸網(wǎng)的接觸線高度、抬升值、之字值等靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量收集。靜態(tài)測(cè)量能夠在機(jī)車運(yùn)行之初確保接觸網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)要求，從源頭杜絕事故風(fēng)險(xiǎn)，是日常運(yùn)維工作的一項(xiàng)常規(guī)任務(wù)，也是降低事故發(fā)生概率的有效手段。機(jī)車運(yùn)行導(dǎo)致接觸網(wǎng)與受電弓的性能隨之發(fā)生改變，從而限制了靜態(tài)檢測(cè)的應(yīng)用范圍，但是靜態(tài)測(cè)量的檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映接觸網(wǎng)的幾何尺寸等數(shù)據(jù)，為接觸網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量提供參考。

2.3動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用

通常，鐵路接觸網(wǎng)下載安裝好之后，才能開始運(yùn)用該技術(shù)，以此對(duì)鐵路接觸網(wǎng)進(jìn)行檢查，同時(shí)還能檢測(cè)其低速動(dòng)態(tài)功能。開展這項(xiàng)工作時(shí)，主要采用的是熱滑試驗(yàn)法，直到呈現(xiàn)出穩(wěn)定的空載運(yùn)行狀態(tài)，才能開始檢測(cè)弓網(wǎng)及供電，同時(shí)需記性偵測(cè)車輛在高速鐵路的運(yùn)行狀態(tài)，尤其側(cè)重對(duì)鐵路網(wǎng)拉弧進(jìn)行偵測(cè)。通過(guò)使用該項(xiàng)技術(shù)，可對(duì)受電弓的視頻記錄、加速度進(jìn)行偵測(cè)，同時(shí)還能偵測(cè)離線率數(shù)據(jù)，確保鐵路接觸網(wǎng)呈現(xiàn)出安全穩(wěn)定的行駛狀態(tài)。

2.4聯(lián)調(diào)聯(lián)試檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

聯(lián)調(diào)聯(lián)試檢測(cè)技術(shù)可以系統(tǒng)的檢測(cè)高速鐵路接觸網(wǎng)的安全性，從整體上起到檢測(cè)的作用。該項(xiàng)技術(shù)能夠檢測(cè)高鐵及動(dòng)車組列車的整體性能如安全性能、平穩(wěn)性能以及舒適度要求。除此之外，它還能夠檢測(cè)高鐵及動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)以及接觸網(wǎng)本身是否具備安全性和穩(wěn)定性。在運(yùn)用聯(lián)調(diào)聯(lián)試這一檢測(cè)技術(shù)時(shí)，要特別注意檢測(cè)接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備選型等數(shù)據(jù)是否符合實(shí)際的需求或滿足相關(guān)的規(guī)定，檢測(cè)接觸網(wǎng)在特殊路段如橋梁、山洞、路基等地方的基本參數(shù)是否符合接觸網(wǎng)的安全要求。聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)要做好檢驗(yàn)和調(diào)試接觸網(wǎng)中的子系統(tǒng)的工作，其中包括運(yùn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)以及配合子系統(tǒng)，由此可以避免接觸網(wǎng)存在的安全隱患，進(jìn)而保護(hù)了高速鐵路接觸網(wǎng)的正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)重大安全事故。

2.5CCHM技術(shù)分析

在對(duì)鐵道接觸網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，還要針對(duì)其懸掛系統(tǒng)的各個(gè)零部件的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)采取相應(yīng)的檢測(cè)方法，當(dāng)懸掛裝置內(nèi)的某個(gè)零部件發(fā)生故障時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)巨大影響。為了找出接觸網(wǎng)懸掛裝置中的可能存在的安全問(wèn)題，檢測(cè)人員往往會(huì)進(jìn)行人工巡檢，但這種巡檢方式不僅耗時(shí)耗力，而且對(duì)于許多具有隱蔽性的故障是無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)的，這也給故障檢測(cè)帶來(lái)了較大難度。為此，在接觸網(wǎng)電源不被切斷的情況下，需要提出一種自動(dòng)化的檢測(cè)技術(shù)，而接觸網(wǎng)懸掛監(jiān)測(cè)則是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)識(shí)別以及圖像匹配的，該技術(shù)分別采用了模板匹配法和霍夫變換法，從而使接觸網(wǎng)圖像能夠得到有效的處理，該技術(shù)可依據(jù)接觸網(wǎng)在局部位置上所具有的相關(guān)特征來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，其能夠判斷出零部件的位置是否合理，并找出零部件中可能存在的問(wèn)題。該技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中，首先要對(duì)接觸網(wǎng)中的樣本圖像進(jìn)行獲取，然后通過(guò)分類技術(shù)來(lái)處理樣本圖像，并結(jié)合各部分所具有的數(shù)據(jù)特點(diǎn)來(lái)生成樣板。檢測(cè)人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)，可通過(guò)邊緣檢測(cè)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)懸掛狀態(tài)的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了使高速鐵路供電能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，必須細(xì)心探討鐵路接觸網(wǎng)所采用的檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)分析其工作原理，全面了解這些技術(shù)的具體特點(diǎn)，將其充分應(yīng)用于各個(gè)項(xiàng)目中，才能提高鐵路的運(yùn)行速率，進(jìn)而促進(jìn)高鐵事業(yè)取得更好發(fā)展。本文先簡(jiǎn)單介紹了鐵路接觸網(wǎng)的主要組成部分，接著對(duì)鐵路接觸網(wǎng)最常采用的檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)展開深入探討。希望通過(guò)本文的論述，能夠引起鐵路建設(shè)者的高度重視。

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（作者單位：沈陽(yáng)地鐵有限公司運(yùn)營(yíng)分公司）